近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所農(nóng)業(yè)微生物資源團隊在芽孢桿菌屬內(nèi)拮抗強度與遺傳距離間的關(guān)系與驅(qū)動機制方面取得新進展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然—通訊 》(Nature Communications)上。

據(jù)張瑞福研究員介紹，同一生境中的多種微生物之間通過營養(yǎng)競爭和拮抗競爭爭奪空間與養(yǎng)分等資源。種間競爭作為一種重要的選擇過程，是影響微生物群落裝配與演替的關(guān)鍵因素。解析影響微生物種間競爭的驅(qū)動因子及其生物學(xué)機制，不僅是微生物生態(tài)學(xué)的重要科學(xué)問題，也能為利用微生物互作關(guān)系構(gòu)建合成菌群提供理論依據(jù)。一般微生物間親緣關(guān)系越近，營養(yǎng)競爭也越激烈，但菌株間拮抗強度與遺傳距離的關(guān)系及相關(guān)驅(qū)動機制尚存在諸多爭議。

該研究首先基于芽孢桿菌屬4000多個全基因組的比較分析發(fā)現(xiàn)菌株間次級代謝產(chǎn)物生物合成基因簇(biosynthetic gene clusters, BGCs)的分布特征與其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系呈現(xiàn)一致性。隨后發(fā)現(xiàn)，代表性芽孢桿菌之間的拮抗強度與菌株間的遺傳距離和BGC距離均呈顯著正相關(guān)。

最后通過突變體實驗證明，典型根際有益芽孢桿菌SQR9對不同芽孢桿菌的抑制作用均來源于拮抗菌特有、而靶標(biāo)菌缺失的BGC。

該研究揭示了在芽孢桿菌屬內(nèi)次級代謝產(chǎn)物合成基因簇分布與系統(tǒng)發(fā)育的一致性驅(qū)動了菌株間拮抗強度與遺傳距離的正相關(guān)關(guān)系。該成果不僅解釋了達爾文在《物種起源》中提出的物種競爭與親緣性之間關(guān)系的重要生態(tài)學(xué)問題，同時可為理性設(shè)計合成菌群微生物肥料提供理論依據(jù)。

該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。(作者：李晨)

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關(guān)鍵詞： 芽孢桿菌屬內(nèi)拮抗強度 遺傳距離 驅(qū)動機制 營養(yǎng)競爭